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塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 自走连续振动式红枣收获机 学生姓名 杨海斌 学 号 8011212125 所属学院 机电院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 16-1 指导教师 郭文松 起止时间 2015-11-27 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。开题报告正文1、 本课题来源及研究的目的和意义： 该课题是指导教师拟定，学生本人选定的。该课题研究的目的是为了解放生产力，发展生产力，从而使生产力适应生产关系、经济基础适应上层建筑，加快我国的社会主义建设贡献一份力量！该课题研究的意义主要是培养学生的动手和动脑能力，使理论知识与实践相结合，从而获得直接经验，为踏入社会做好准备。 枣树在我国的分布很广，一般来讲，小气候冬季最低气温不低于-32摄氏度，就可以栽培植枣。枣树在我国大面积经济栽培主要在山东、河北、山西、陕西五省的黄河流域，近年来安徽、甘肃、湖南、湖北发展很快。红枣为温带作物，适应性强，营养丰富，富含铁元素和维生素。红枣素有“铁杆庄稼”之称，具有耐旱、耐涝的特性，是发展节水型林果业的首选良种。由于经济的发展，特色农业的建立，红枣种植成为现代农业发展的一条新的产业项目，红枣产业已呈现出区域化布局、规模化发展、多种栽培模式尽显其效的新模式。各地根据自己的情况确立了不同的枣树种植面积，为农民增加了经济收入。随着红枣的种植面积的增加，红枣的机械化作业在红枣栽培中的重要性逐渐凸显。依据最近几年新疆林果业发展的态势分布。新疆果树种植每年以10%的速度递增，由于林果业的快速发展，各地正形成了较大的种植规模，每年收获季节需要投入大量的劳动力来完成水果采收。可以预见到，再过35年，新种植的果树进去盛果期后，水果采收作业将会出现因劳动力短缺，采收不及时，而直接影响果品质量和造成大量损失的问题。这是因为，水果采摘是一项劳动投入量很大的作业，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收获;而有些作为鲜食或作为加工用途的果品，因市场对于果实外观要求较高，不能有碰伤、刮伤、压裂等机械损伤，采收这些水果时必须小心翼翼;另外，水果收获是在离地面35米高的空中作业，以上原因决定了水果采摘是一项费时、费工、费力的作业。人工采收水果的速度缓慢，大面积发展水果种植时，必须要依靠机械化来提高采摘效率。据有关资料介绍，有些鲜食水果的采收用工量较大，占水果生产总量用工的50%以上，导致特色果品的生产成本过大，不能满足向果品加工企业提供数量充足、质量优越、价格相对低廉的原料，这样极不利于企业直接参与市场竞争。可移式红枣收获机的研究，就是针对红枣的采摘时的要求进行设计的采摘机械，红枣的机械化收获对提高收获效率，降低收获作业成本，做到适时收获，减少收获过程中造成的机损失，保证红枣质量，促进枣业生产的规范化、标准化具有重要现实意义。2、 本课题所涉及的问题在国内外研究现状及分析： 由于机械振动式红枣收获机具有结构简单，操作方便，作业可靠，适用范围广和通用性好等特点，因此具有广阔的推广应用前景。近几年来，由于新疆特色红枣种植模式的调整，矮化值方式将成为部分林果的主要种植方式，因此机械振动式红枣收获机将成为今后机械采收的一个新的有待解决的问题和关键影响因素的基础研究。 国外对水果机械化收获技术的研究较多，机械采摘在美国、西班牙、俄罗斯、意大利、英国、德国、丹麦、匈牙利等国家的果园应用较为普遍。目前，机械采摘量较大的作物有苹果、葡萄、甜橙、桃、李、杏、樱桃、油橄榄、核桃、扁桃等。他们采用的机械收获方法主要有:震摇法、梳刷法、撞击法、水力法、半机械化采收等方法。但是，针对红枣收获的采摘机械比较少。据了解，美国的坚果收获已全部实现机械化，美国的葡萄、柑桔类水果的机械化收获问题也解决的较好。意大利生产一种鲜食水果收获机，专门用于苹果、梨、杏、李子等鲜食水果的操作，水果收获的效率可大大提高。同时也能避免和减少水果在收获过程中的机械损伤。除了收获机械之外，还需要引进适于机械化收获的品种和果园修剪等管理技术。例如，在法国和意大利，为实现水果作业机械化，把葡萄树普遍栽成扁平形，并花了很大的力量栽培修剪。栽果树时，树与树排行成列，既有较好的光照与通风，又便于拖拉机进去行间松土、施肥、喷药和采摘。法国的勃拉特研所据此设计制造了一种高架式葡萄收获机，成功地解决了酿酒用葡萄的收获问题。国外有很多发展水果机械化收获的经验，值得我们学习和研究。 总之，国外的水果收获机械研究主要在鲜食水果的收获中，他们是着眼于市场针对性的研制各种收获机械。他们不光强调机械一定要适应当地农园艺的要求，而且从生物学角度、农园艺角度加大科研力度，并开发利于机械化作业的新品种、新农园艺等，为机械化作业创造条件。这样就提高了水果的机械化采收作业率。我们国家虽然红枣的种类很多，种植面积大，但是对于机械化采摘红枣的技术还是比较少，机械化作业水平很低。近年来，作为鲜食上市的水果收获仍没有完全实现机械化。这是因为长在果树上的果实的生长形态不适于机械化采摘，而市场对于商品果外观要求又较高，不能有碰伤、擦伤等机械损伤的缘故。虽然这种水果收获机需要人工辅助摘果，但摘下后水果的输送、装箱等过程全部是机械化操作，水果收获的效率可大大提高，同时也能避免和减少水果再收获过程中的机械损伤。根据全国各地调查资料显示，目前我国的水果机械还是只停留在节水灌溉、滴灌、施肥一体化，包装保鲜等有限的几个工序上，在清洗、分级中偶有使用，而水果采摘机械还是很少。我国的水果采摘机械种类很少，大型的机械化设备使用率很低，只有少量的半自动机械在使用。比如，可移动水果采摘梯、可伸缩式高枝采果器这样的改进型机械。这些机械虽然在某种意义上使生产效率提升，提高了水果的采摘质量。但是对于大面积的果树收获还是不能满足要求，像红枣这样的果实数量多，结果时，红枣分布在果树的各个部位，所以如果要提高生产率就需要机械化程度比较高的水果采摘机械来完成。 目前，我国红枣收获主要靠人工手摘和借助简单工具辅助，如云梯和采果刀等红枣，劳动强度较大，用工量很多。采收整体技术水平较低，在操作上都为手动控制。采收机械的研究在我国仍处于起步阶段，尚未见成熟先进的实用机具报道。当前,机械采收的方法主要有振摇法和梳刷法。其中,振摇法是应用最多的一种方法, 适用于采收大多数干果、坚果和部分鲜食水果；而梳刷法适用于采收草莓、葡萄等浆果。新疆兵团应根据林果生产实际,从易于实现机械采收的红枣、核桃等特色干果的收获入手, 研发基于振摇原理的干果收获机具。新疆农垦科学院农机研究所已首次从意大利引进了一台干果收获机成套设备, 并于2007年9 月在新疆哈密农十三师火箭农场进行了红枣、核桃机械采收的适应性试验, 效果较好。自2008年开始，新疆农垦科学院机械装备研究所经过反复研究，终于成功研制出了“4YS-24红枣收获机”。该红枣收获机每小时可采摘50棵枣树，采净率达到91.5% ，工效提高了10倍左右，而人工采摘红枣每小时只能采摘5棵枣树。总的来说,新疆兵团以及国内林果业机械化发展步伐缓慢,林果业生产过程机械化作业大部分尚处于空白阶段。3、 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析： 设计要求一种自走连续振动式红枣收获机包括装有行心轮的机架以及分机，还有钳式振动头。其特征是:在机架上放置一个盛果箱，在盛果箱的前端上部安装一根吸气管，所说的风机安装在吸气管上，吸气管的自由端口连接着一个红枣捡拾吸头，在盛果箱后部上方的轻杂物沉降室的下端连接这一个过滤网兜，在盛果箱中部顶端设计一个竖直向下延伸的挡枣部，挡枣部的长度与盛果筐的宽度相同。在挡枣部下方的盛果箱内放置一个盛果筐，盛果筐的前端顶部与盛果箱的前臂之间设计一个倾斜的红枣下滑板。为了实用的方便在风机和红枣捡拾头直接设计一根波纹管。而且盛果筐四周壁上均设置着网孔，挡枣部为平直的挡板，所说的红枣下滑板为栅栏板上的缝隙宽度必须比红枣的直径小。 （1）选择合适配套动力，设计工作装置、收集除杂装置和行走装置。（2）运用AutoCAD绘制二维装配图和零件图。（3）利用Solidworks绘制三维图。4、 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路： 本设计需要重点研究的是红枣采摘机械的基本形式、传动机构、采摘的类型。需要充分发挥机械的特性，最大限度的利用机械结构对红枣进行采摘并且保证收获的红枣质量和采净率。机械化收获是整个生产环节里的重要部分，所以研究红枣采摘机的技术具有很重要的意义。 机械振动式红枣收获机工作原理是基于机械振动的果实脱落原理，主要过程是通过操作液压控制阀控制五个液压油缸动作。首先，将果树振摇装置的钳式振动头夹持树干；然后，由拖拉机输出轴PTO传递动力经由液压控制回路到钳式振动头振动；振动头产生的机械振动传递给果树；果枝在接受了外加的强迫振动后，也以一定的频率和振幅振动，从而就使果枝上的果实以某种形式的振动而加速运动；加速运动的物体要受到惯性力的作用，当惯性力大于果实与果枝的结合力时，果实就会掉落。实验结果表明：树干的振动是一种无限多自由度的悬臂梁横向振动，其一阶基频的计算机值和实验值相差在10%左右。 5、 完成本课题所必须的工作条件及解决的办法： 塔里木大学位于南疆中心位置，区域优势明显。新疆生产建设兵团红枣种植面积有90万亩，为设计开展提供了便利的外部条件。塔里木大学有良好的硬件与软件设施，这些都为课题的实施提供了保障。 机械振动式红枣收获机适用于树冠较大，树干直径较粗且操作空间较大的稀疏果园，而且要求枣树长得笔直，不能有太大的弯曲度和根部不能有太多的分叉。设计要注意的是：采摘的方式；采摘后果实如何利于采集；保证对果实的损伤不影响其质量；使用简便的采摘方式；减少对果实的打击；提高采集装置承接的效率；传动装置要配套和采摘机械相互协调。经过查询资料和实际的测量，确定收获机所具备的基本条件是：工作宽度小，易移动，采摘过程对果实的损伤小。经研究采用负压捡拾，正压传送，中间挡枣部前设计成弧形进一步降低红枣与挡枣部进行碰撞时出现的碰撞摩擦力，减少红枣表皮的损伤。红枣挡部也可以设计成一块平直的挡板，可以减少制作的成本。6、 完成本课题的工作方案及进度计划： 第12周 查阅相关文献，撰写开题报告。第34周 根据国内外现有的红枣收获机确定棒杆式红枣收获装置的总体设计方案，绘制总体结构简图。第56周 根据工作要求，计算并查阅相关手册，选择和设计各零部件。第79周 运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。第1011周 运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。第12周 从工艺性能，经济性能，实用性能等方面对产品进行综合评价、校核、修正。第13周 完成设计说明书。第14周 整理材料，准备答辩 工作方案为首先根据工况选择原动力部分即发动机的型号，再通过实地测量枣树之间的行距和间距初步确定机器外廓尺寸，然后根据工作条件设计各部分零、部件，如收获机机架的设计、底板的设计、挡枣部的设计，链式输送带的设计、钳式振动头的设计等等
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